Renan comenta: simulado Farias Brito - 1ª Edição

Opa! Renan aqui e hoje vamos dar uma olhada nas questões de Física do primeiro simulado do sistema Farias Brito, que por sinal organizou-o de forma bem elaborada.
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Simulado SFB - 1º Dia - Caderno  02  - Cor  Amarelo 

 Questão 49 

Com o mundo entrando cada vez mais na era "digital", tornou-se comum o uso de lousas digitais nas escolas, que tornam possível a interação do professor com o slide projetado pelo toque na lousa. É possível, também, alterar o slide anotando novas informações, apagando outras, selecionando figuras, entre outras ações. Uma sala de aula possui um projetor cinematográfico com uma lente convergente de distância focal 10 cm que projeta a imagem de um slide ampliado de 20 vezes numa lousa digital. Qual a distância aproximada que o projetor deve ficar da lousa para obter uma imagem nítida?
(A) 2,1 m
(B) 1,5 m
(C) 1,0 m
(D) 5,0 m
(E) 4,0 m

 Resolução 

Uma vez que a imagem é PROJETADA, ela obrigatoriamente precisa ser INVERTIDA. Como ele quer a distância do projetor até a imagem, na realidade queremos a distância da imagem até a lente, ou seja, p'.

Como não dispomos da distância do objeto até a lente (p), temos que usar alguns recursos:

De acordo com a convenção de sinais, toda imagem invertida possui aumento linear com sinal negativo. Se a imagem é ampliada 20 vezes, o aumento linear é -20.

A = -p'/p

-p'/p = - 20

Portanto, p = p'/20

Agora basta aplicarmos o que encontramos na Equação de Gauss:

1/f = 1/p + 1/p'

1/10 = 1/(p'/20) + 1/p'

1/10 = 21/p'

p' = 210 cm = 2,1 m

Resposta: A

 Questão 50 

Alessandro Volta foi o primeiro cientista a produzir um fluxo contínuo de corrente elétrica, por volta do ano 1800. Isso foi conseguido graças ao artefato que inventou, ao “empilhar” vários discos de cobre e zinco, separados por discos de papelão embebidos em água salgada. O artefato recebeu o nome de pilha voltaica.

A força eletromotriz ε e a resistência interna r de uma pilha podem ser determinadas, medindo-se, simultaneamente, a diferença de potencial entre seus terminais e a corrente através da pilha em duas situações distintas. Para fazer essas medidas, dispõe-se de dois resistores diferentes, R1 e R2, um voltímetro

V, um amperímetro A e uma chave S que pode fechar o circuito de duas maneiras distintas.

Assinale a opção que representa o circuito que permite realizar os dois conjuntos de medidas, alternando-se a posição da chave S entre os pontos designados por 1 e 2.

 Resolução 

A questão menciona uma maneira de calcular-se a força eletromotriz e a resistência interna r da pilha. Para isso, é preciso encontrar duas maneiras distintas para fazer tal medida. Por alternativa:

(A) é a única que nos satisfaz. Com a chave S ligada na posição 1, temos, pela equação do gerador:
ε = (r + R₁ + R₂)i. Com a chave ligada na posição 2, temos, pela equação do gerador: ε = (r +R₁)i'. Resolvendo o sistema de variáveis ε e r, encontramos tais valores!
(B) Embora o amperímetro e o voltímetro estejam ligados corretamente, não pode ser essa pois em qualquer posição que a chave S esteja ligada ela vai mostrar a mesma medida, sem que seja possível determinar nossas duas variáveis.
(C) Amperímetro ligado incorretamente.
(D) Amperímetro mede a corrente total apenas na posição 2.
(E) Amperímetro mede a corrente total apenas na posição 1.

Resposta: A

 Questão 60 

Uma porção de gás ideal foi submetida a uma serie de testes, nos quais se variavam pressão, volume e temperatura. O responsável pelo registros dos experimentos desenhou o gráfico a seguir, representando a relação entre a pressão registrada e o volume observado. Os pontos M, N e R representam três estados dessa amostra de gás que será considerada ideal.

Qual a relação correta observada entre as temperaturas T_M, T_N e T_R dos respectivos estados M, N e R?

(A) T_R < T_M > T_N
(B) T_R > T_M > T_N
(C) T_R = T_M > T_N
(D) T_R < T_M < T_N
(E) T_R = T_M  < T_N

 Resolução 

Para um gás ideal, o produto P×V é proporcional à temperatura. Portanto, basta fazer o produto P×V para obter as relações entre as respectivas temperaturas:

M → 6 × 0,1 = 0,6
N → 4 × 0,2 = 0,8
R → 6 × 0,1 = 0,6

Portanto, temos que T_R = T_M  < T_N

Resposta: E

 Questão 61 

Em uma expedição profissional, um mergulhador precisa encher seu tanque de mergulho, cuja capacidade é de 1,42×10^-2 m³, a uma pressão de 140 atm e sob temperatura constante.
Qual o volume ocupado por essa porção de ar, caso ele estivesse à pressão de 1 atm?
(A) 1/4
(B) 1/2
(C) 2
(D) 4
(E) 8

 Resolução 

Vamos usar a Equação Geral dos Gases Ideais. Uma vez que a transformação é isotérmica, temos que o produto pressão × volume inicial é igual ao produto P×V final:
P₀V₀ = PV
140 × 1,42 × 10^-2 = 1 × V
V = 1,988 m³

A resposta mais próxima é 2, alternativa C.

 Questão 62 

Um garoto observa as formigas em seu jardim, utilizando uma lupa. Ele posiciona o dispositivo óptico bem perto dos insetos (entre a lente e o seu foco) e os vê de maneira nítida. O tipo de lente que utiliza em sua lupa pode ser classificado como

(A) convergente, formando uma imagem real, maior e direita.
(B) divergente, formando uma imagem virtual, menor e direita.
(C) convergente, formando uma imagem virtual, maior e direita.
(D) divergente, formando uma imagem real, maior e invertida.
(E) convergente, formando uma imagem real, menor e invertida.

 Resolução 

Para obter uma imagem direita e ampliada, é necessário usar uma lente convergente e posicionar o objeto (as formigas) entre a lente e seu foco:

A imagem formada será virtual, maior e direita.

Resposta: C

 Questão 70 

A figura 1, apresentada a seguir, representa a potência elétrica dissipada pelo filamento de tungstênio de uma lâmpada incandescente em função da sua resistência elétrica. Já a figura 2 apresenta a temperatura de operação do filamento em função de sua resistência elétrica. Se uma lâmpada em funcionamento dissipa 150 W de potência elétrica, a temperatura do filamento da lâmpada é mais próxima de:

Clique na imagem para ampliar

(A) 325 °C

(B) 1 250 °C

(C) 3 000 °C

(D) 3 750 °C

(E) 4 000 °C

 Resolução 

Basta ver na figura 1 que, ao dissipar 150 W, sua resistência é de 325 Ω. Agora basta olhar na figura 2 que a temperatura de uma lâmpada de 325 Ω é 3 000 ºC.

Resposta: C

 Questão 71 

O disjuntor é um dispositivo de proteção dos circuitos elétricos. Ele desliga automaticamente o circuito onde é empregado, quando a intensidade da corrente elétrica ultrapassa o limite especificado. Na cozinha de uma casa ligada à rede elétrica de 127 V, há três tomadas protegidas por um único

disjuntor de 25 A, conforme o circuito elétrico representado, de forma simplificada, no desenho abaixo.

A tabela a seguir mostra a tensão e a potência dos aparelhos eletrodomésticos, nas condições de

funcionamento normal, que serão utilizados nesta cozinha.

Cada tomada conectará somente um aparelho, dos cinco já citados acima. Considere que os fios condutores e as tomadas do circuito elétrico da cozinha são ideais.

O disjuntor de 25 A será desarmado, desligando o circuito, se forem ligados simultaneamente:

(A) forno de micro-ondas, lava-louça e geladeira.

(B) geladeira, lava-louça e liquidificador.

(C) geladeira, forno de micro-ondas e liquidificador.

(D) geladeira, cafeteira e liquidificador.

(E) forno de micro-ondas, cafeteira e liquidificador.

 Resolução 

A potência máxima suportada pode ser encontrada através do produto entre a tensão e a corrente máxima:

Pmax = U × imax

Pmax = 127 × 25

Pmax = 3 175 W

Basta somar as potências de acordo com a tabela e ver quem ultrapassa o valor limite encontrado acima. Observe que apenas o forno micro-ondas e a lava-louça já ultrapassam o valor de 3175 W.

Resposta: A

 Questão 75 

Uma régua de alumínio de 2 metros foi usada para medir o tempo de reação de um indivíduo. No procedimento, uma pessoa segura a régua em uma de suas extremidades mantendo-a na direção vertical, enquanto a pessoa testada posiciona em torno da régua seus dedos sem tocá-la, no nível da marca de 30 cm. A partir do instante em que a régua foi solta, ao perceber sua queda, o indivíduo reagiu levando 0,5s para segurá-la na marca de: (adote g = 10 m/s²)

(A) 100 cm

(B) 125 cm

(C) 95 cm

(D) 155 cm

(E) 130 cm

 Resolução 

A altura percorrida em uma queda livre pode ser encontrada através da seguinte fórmula:

H = (1/2)gt²

H = (1/2)×10×(0,5)²

H = 5 × 0,25

H = 1,25 m = 125 cm

Mas observe que a régua já estava posicionada na marca de 30 cm, de modo que deve-se adicionar esse valor ao resultado encontrado, resultando em 155 cm.

Resposta: D

 Questão 76 

Com a missão de melhorar a qualidade do áudio e diminuir os ruídos dos discos de vinil e fitas cassetes, os CDs foram uma revolução na mídia. A figura ilustra um desenho esquemático de um CD, com uma ampliação, mostrando parte da trilha em espiral, cuja largura é menor que 10 microns O equipamento que faz a leitura do disco consiste de uma fonte luminosa e um dispositivo óptico.

Como o feixe de luz deve ter seu diâmetro reduzido à largura de uma trilha no disco, pode-se dizer que o dispositivo óptico utilizado para reduzir o feixe pode ser

(A) um espelho convexo.

(B) uma lâmina de faces paralelas.

(C) uma lente divergente.

(D) um espelho plano.

(E) uma lente convergente.

 Resolução 

Pela figura, observa-se que ocorre refração dos raios luminosos, os quais convergem para um único ponto. Portanto, fica claro que o dispositivo é uma lente convergente.

Resposta: E

 Questão 77 

Em uma competição de Mountain Bike, um dos atletas compete com uma bicicleta equipada com amortecedor a gás. Após um salto em uma rampa, sua bike toca o solo fazendo com que o gás desse amortecedor sofra uma compressão bastante rápida, durante a qual não houve troca de calor do gás com a vizinhança. Considere o gás da bicicleta como um gás ideal.

As figuras a seguir ilustram esse processo:

Com relação ao estudo das transformações gasosas e a 1ª Lei da Termodinâmica , podemos afirmar que esse gás

(A) sofreu uma transformação isobárica, pois não houve troca de calor.

(B) recebeu trabalho de módulo igual ao aumento de sua energia interna.

(C) sofreu redução em sua temperatura ao ser comprimido.

(D) jamais teria sua temperatura aumentada, pois não houve troca de calor.

(E) sofreu uma transformação isocórica, pois sua temperatura permanece constante.

 Resolução 

A 1ª Lei da Termodinâmica diz que o calor (Q) é igual à soma da variação da energia interna (∆U) com o trabalho (W). Em outras palavras: ΔU = Q - W

Como não há troca de calor, temos que ΔU = -W. A situação descrita na equação é a mesma da figura, uma vez que o gás recebe trabalho (numa compressão, o trabalho é negativo). E esse trabalho tem módulo igual ao aumento do ∆U que é a variação da energia interna (positiva, o gás aumenta sua temperatura).

Resposta: B

 Questão 80 

Um balão-propaganda cheio de gás hélio, ao nível do mar, ocupa um volume de 250 L. Seu volume após lançamento, numa atitude de 3000 m será:

(observação: admitindo-se que a temperatura tenha se mantido constante)

(A) menor, pois a pressão externa aumenta com a altitude.

(B) maior, pois a pressão externa diminui com a altitude.

(C) permanecerá constante, pois a pressão não varia com a altitude.

(D) permanecerá constante, pois a temperatura se manteve constante.

(E) maior, pois a pressão externa aumenta com a altitude.

 Resolução 

Uma vez que a temperatura é constante, o produto P×V é proporcional nas duas etapas. Quando se eleva a altitude, a pressão atmosférica diminui. Se a pressão diminui, para manter o produto P×V constante, é necessário que o volume seja maior.

Resposta: B

 Questão 81 

Uma pessoa, ao terminar de coar o café, coloca-o dentro de uma garrafa térmica , e todo o sistema café e garrafa está em equilíbrio térmico a 70° C. A garrafa térmica está fechada e não está totalmente cheia; portanto, existe um volume de ar no interior da garrafa também a 70° C nesse instante. Considere o ambiente externo a uma temperatura constante e igual a 20° C, e que a garrafa térmica não é ideal, isto é, permite troca de calor entre seu interior e a vizinhança, mas não permite a entrada e nem a saída de ar. Depois de certo tempo, todo o sistema entra em equilíbrio térmico com o ambiente externo na temperatura de 20° C. Considere que a densidade do café não varie com a temperatura, e o volume de ar contido no interior da garrafa como um sistema termodinâmico e como um gás ideal. Assinale o diagrama que representa corretamente a transformação termodinâmica, ocorrida no ar enquanto atingia o equilíbrio térmico com a vizinhança, onde T é temperatura, V é volume e P é a pressão desse sistema.

 Resolução 

Perceba no enunciado que a garrafa permite troca de calor entre seu interior e a vizinhança, mas não permite a entrada e nem a saída de ar. Portanto, o seu volume é constante! Mesmo ocorrendo variação de temperatura, se o volume é constante, a razão P/T também será sempre constante. 

Resposta: D

 Questão 82 

O 2º princípio de Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho."

Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que

(A) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%.

(B) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente.

(C) calor e trabalho não são grandezas homogêneas.

(D) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria.

(E) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0 °C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.

 Resolução 

A- Incorreta. Nenhuma máquina térmica pode atingir rendimento de 100%.

B- Incorreta. Máquinas térmicas necessitam de uma fonte quente e uma fonte fria.

C- Incorreta. Calor e trabalho são energia, portanto, semelhantes.

D- Correta. Veja a letra B.

E- Incorreta. Cuidado! O ideal seria uma temperatura de 0 K e não 0ºC. 0 K (kelvin) é o zero absoluto, e é inatingível. Por isso, nenhum rendimento é de 100%.

Resposta: D

 Questão 89 

O freio ABS  é um sistema de frenagem (travagem) que evita que a roda bloqueie (quando o pedal de freio é pisado fortemente) e entre em derrapagem, deixando o automóvel sem aderência à pista. Assim, evita-se o descontrole do veículo (permitindo que obstáculos sejam desviados enquanto se freia) e aproveita-se mais o atrito estático, que é maior que o atito cinético (de deslizamento). A derrapagem é uma das maiores causas ou agravantes de acidentes. Pneus desgastados ("carecas"), freios em péssimas condições e excesso de velocidade são fatores que contribuem para elevar o número de acidentes de trânsito.

Não havendo deslizamento, a distância percorrida pelo veículo até a parada completa é reduzida, pois a força de atrito aplicada pelo chão nas rodas é estática, e seu valor máximo é sempre maior que a força de atrito cinético. O coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista é μ_e = 0,8  o cinético vale μ_c = 0,6. Sendo g = 10 m/s² e a massa do carro m = 1200 kg, o módulo da força de atrito estático máxima e da força de atrito cinético são, respectivamente, iguais a

(A) 1200 N e 12000 N

(B) 12000 N e 120 N

(C) 20000 N e 15000 N

(D) 9600 N e 7200 N

(E) 10000 N e 2150 N

 Resolução 

Fat_e = μ_e × N

Fat_e = μ_e × m × g

Fat_e = 0,8 × 1200 × 10

Fat_e = 9 600 N

Fat_c = μ_c × N

Fat_c = μ_c × m × g

Fat_c = 0,6 × 1200 × 10

Fat_c = 7 200 N

Resposta: D

 Questão 90 

Estação Espacial Internacional (EEI), (em inglês: international Space Station) é um laboratório espacial completamente concluído, cuja montagem em órbita começou em 1998 e acabou oficialmente em 8 de Junho de 2011 na missão STS-135. A estação encontra-se em órbita baixa (entre 340 km e 353 km), que possibilita ser vista da Terra a olho nu, e viaja a uma velocidade média de 27.700 km/h, completando 15,77 órbitas por dia. Na figura a seguir, o sul-africano Mark Shuttleworth, que entrou para história como o segundo turista espacial, depois do empresário norte-americano Dennis Tito, "flutua" a bordo desta estação.

Sobre Mark, é correto afirmar que

(A) tem a mesma aceleração da Estação Espacial Internacional.

(B) não tem peso nessa órbita.

(C) tem o poder da levitação.

(D) permanece flutuando devido à inércia.

(E) tem velocidade menor que a da Estação Espacial Internacional.

 Resolução 

Antes de prosseguir, se você marcou letra C, por favor, procure tratamento heheh. Uma vez que Mark está dentro da Estação, ele possui a mesma aceleração que ela. Cuidado, pois ele tem peso sim. Lembre-se que o peso atua como contribuinte da resultante centrípeta!

Resposta: A

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